主頁 > 新聞動態 > 傳感器的特點工作原理及在機電自動控制中的應用現狀與分析 2021-12-21

傳感器的特點工作原理及在機電自動控制中的應用現狀與分析

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。
傳感器的特點包括：微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。傳感器的存在和發展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。通常根據其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。

一、傳感器的主要特點
傳感器的特點包括：微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化，它不僅促進了傳統產業的改造和更新換代，而且還可能建立新型工業，從而成為21世紀新的經濟增長點。微型化是建立在微電子機械系統（MEMS）技術基礎上的，已成功應用在硅器件上做成硅壓力傳感器。
二、傳感器的組成
傳感器一般由敏感元件、轉換元件、變換電路和輔助電源四部分組成，如圖所示。

敏感元件直接感受被測量，并輸出與被測量有確定關系的物理量信號；轉換元件將敏感元件輸出的物理量信號轉換為電信號；變換電路負責對轉換元件輸出的電信號進行放大調制；轉換元件和變換電路一般還需要輔助電源供電。
三、傳感器的主要作用
人們為了從外界獲取信息，必須借助于感覺器官。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現象和規律以及生產活動中它們的功能就遠遠不夠了。為適應這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。

新技術革命的到來，世界開始進入信息時代。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產領域中信息的主要途徑與手段。
在現代工業生產尤其是自動化生產過程中，要用各種傳感器來監視和控制生產過程中的各個參數，使設備工作在正常狀態或最佳狀態，并使產品達到最好的質量。因此可以說，沒有眾多的優良的傳感器，現代化生產也就失去了基礎。
在基礎學科研究中，傳感器更具有突出的地位。現代科學技術的發展，進入了許多新領域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到fm的粒子世界，縱向上要觀察長達數十萬年的天體演化，短到 s的瞬間反應。此外，還出現了對深化物質認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強磁場、超弱磁場等等。顯然，要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息，沒有相適應的傳感器是不可能的。許多基礎科學研究的障礙，首先就在于對象信息的獲取存在困難，而一些新機理和高靈敏度的檢測傳感器的出現，往往會導致該領域內的突破。一些傳感器的發展，往往是一些邊緣學科開發的先驅。

傳感器早已滲透到諸如工業生產、宇宙開發、海洋探測、環境保護、資源調查、醫學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領域。可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復雜的工程系統，幾乎每一個現代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。
由此可見，傳感器技術在發展經濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領域的發展。相信不久的將來，傳感器技術將會出現一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平。
四、傳感器的應用現狀
傳感器是機電自動化中的關鍵環節，傳感器技術通過對機械自動調節來直接控制傳感器的系統，以此來發揮功能。傳感器技術水平的優良對于功能的發揮具有重要作用。傳感器的技術水平相對較高時，系統的自動化動能和程度也會隨之增高。傳感器類型較多，同時功能齊全在目前具有廣泛市場。現階段，傳感器應用于各項領域，例如航天航空、冶金行業、化工行業以及醫療衛生領域，除此之外，對于環境的檢測方面也有一定的應用。隨著時代的發展，傳感器檢測技術在不斷的更新，在此基礎上，結合無線通信技術也在不斷變革。傳感器的發展是機電一體化變革的重要基礎，在發展過程中，為其提供了信息。傳感器通過對機電設備運轉過程中操作對象和操作環境的監測推動了機電自動控制的發展。傳感器未來的發展將會越來越智能，同時結合科學技術越來越適應時代潮流。
五、傳感器在機電自動控制中的應用分析
傳感器目前被廣泛應用于生產領域，同時效果良好。在一些危險程度較高的施工現場，能夠有效保護施工人員的安全。傳感器的重要發明是機器人，機器人隨著科技的發展也在不斷發展，其中機器人的性能也在隨之提升，效果也比較明顯。但傳感器的生產設計相對來說仍存在弊端也需要進行變革，在此過程中，具有一定的難度。傳統的機器人的靈敏程度仍舊不夠，因此我們應結合客戶需求和實際情況進行實際變革和發展方向的研究。
1.傳感器在機電自動化中的機器人應用
機器人作為傳感器應用的典型裝置，其中通過仿生進行了傳感器技術的利用。通過對機器內部設備和外界環境所感知的物理量作為整體的基礎，進行信息輸出。這種技術作為傳感器應用有效的基本方式之一，發揮著重要作用。機器人的應用包括內部和外部傳感器兩種，內部傳感器主要通過對機械設備進行系統身檢測發揮自作用，對機器人進行自身系統的監控同時按照要求進行工作。外部傳感器通過對外界環境進行有效監測，將有價值的信息提供給機器人以此來進行操作控制。內外部傳感器相互聯合，在獲取有價值信息的基礎上讓機器人得到感知，從而做出有效行動發揮作用。目前情況下，我們的科技領域的生產一般采用機器人來獲取建議。
2.傳感器在機電自動化中的環境應用
傳感器的另一項重要功能是外部環境的應用。通過傳感器網絡進行外部微觀環境的了解，對環境監測人員提供有效的信息。這項功能的優勢在于操作便利、部署簡便。在此基礎上，還能有效降低成本和人力資源的浪費。傳感器在環境中的應用實例眾多，現階段，天氣預報大多采用傳感器檢測方式。對于一些生物領域中的群落觀測也具有重要應用。除此之外，在山區中一些堤壩較容易發生洪水的地方大多布置水壓傳感器，通過提前對洪湖水進行預測，以此來有效減少洪水帶來的危害。傳感器對于火災也具有提前預測的功能，在感知到煙霧時也會及時發布信息，進行預警。建筑物中的聲音、圖像及溫度傳感器也會對異常現象進行有效監測，在面對危險情況時采取一定的措施保證建筑物的安全。
3.傳感器在機電自動化中的機械加工應用
傳感器目前的生產活動摒棄了以往傳統小作坊式的加工模式。現階段機電自動控制大多采用流水線模式。這種量產狀態是目前的一個有效提升，工廠大多沿用傳感器來進行有效運轉。工廠的流水線過程流暢，一般采用機械設備進行自動運轉。傳感器設備的靈敏度和精確度是工廠設備自動控制的一個關鍵點，數據傳輸的準確與否是能否正常工作的關鍵。我們在平時的使用中應該多加維護，以此提升工作的質量和效率。目前的銑刀車床是傳感器應用的一個例子。
4.傳感器在機電自動化中的汽車自動控制應用
我國伴隨著傳感器技術與各種新型技術的投入使用，現代汽車產業已經進入到了新興時期。汽車對于機電一體化的標準要求是使用自動控制手段代替傳統的機械控制手段，這種方式不僅展現在發動機中，為充分改善我國汽車的工作性能，增強人性化服務特征，有效減少油量消耗，達成降低污染的排放，提升汽車駕駛的安全可靠性能，增強駕駛人員的舒適性能，較為科學先進的手段已經充斥了汽車全部方面。在全部重點控制部位中，必須應用曲軸部位傳感器、氣敏度傳感器等形式多樣的傳感器。
六、結語
傳感器作為目前機電自動控制的關鍵點，也隨著時代的發展不斷前進。傳感器通過對各項機械設備的參數進行有效處理以此來發揮自身作用。在此過程中充分獲取有價值的信息，推動各項活動的進行。傳感器目前在環境感知檢測、機器人應用、機械加工和汽車自動控制等領域發揮著重要作用，在未來，傳感器將通過不斷地變革進行改良，推動科技及各種生產活動的有效提升。

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